Sarcina de incendiu - incarcarea caracteristica de incendiu

In majoritatea constructiilor exista o cantitate de materiale inflamabile cum ar fi: haine, hartie, carti, materiale plastice, textile, lemn, etc. Totodata exista posibilitatea aparitiei unor temperaturi ridicate si riscul transferarii unei cantitati de caldura care sa poata initia procesul arderii.

Toate materialele combustibile continute intr-o constructie reprezinta combustibilii potentiali pentru un eventual incendiu, iar cantitatea de caldura care poate fi produsa reprezinta incarcarea de incendiu (sau sarcina de incendiu).

In EUROCODE 1 se defineste notiunea de incarcare caracteristica de incendiu astfel:

Q_fi,k =  M_k,i . H_ui m_i _i =Q_fi,k,i (2.1)

unde

M_k,i - cantitatea de material combustibil, in kg;

H_ui - valoarea calorica neta, in MJ/kg;

m_i - factor care descrie modul de combustie;

_i - factor care ia in considerare incarcarile de incendiu protejate;

Incarcarea caracteristica de incendiu pe unitatea de suprafata se defineste astfel:

q_k = Q_fi,k / A     (2.2)

unde,

A - este aria compartimentului de incendiu (A_t) sau aria suprafatei interioare (A_t); incarcarea se mai noteaza q_fk, respectiv q_tk.

Normele europene definesc compartimentul de incendiu  ca fiind spatiul dintr-o cladire, separat prin elemente verticale de constructii fata de restul cladirii, astfel incat propagarea focului in afara compartimentului sa fie impiedicata in timpul incendiului.

Din punct de vedere al prezentei lor in compartimentul de incendiu incarcarile de incendiu pot fi permanente sau variabile.

Incarcarile permanente de incendiu se refera la incarcarea de incendiu care nu variaza pe durata exploatarii normale a constructiei. Acestea se iau in calcul pe baza valorilor rezultate din masuratori.

Incarcarile variabile de incendiu se refera la incarcarea de incendiu a carei valoare poate sa varieze in decursul exploatarii normale a constructiei. Se iau in calcule cu valori care se presupune ca nu vor fi depasite pentru 80% din timpul de functionare a cladirii.

Mai exista o categorie de incarcari de incendiu, si anume incarcarile protejate. In cazul in care protectia rezista expunerii la foc incarcarea aceasta nu se ia in considerare.

Tabelul 2.1 Valorile calorice nete pentru unele materiale

solide	Hu (MJ/kg)	lichide	Hu (MJ/kg)
antracit		benzina
bitum		ulei mineral
celuloza		ulei de in
turba		ulei parafina
bumbac		spirt	Referat: Trustul chimiei farmaceutice - o adevarata batjocura adusa terapiilor naturiste Referat: Federatia Mondiala a Burselor de Diamante - bursa diamantelor din Anvers
cox		benzen
pluta		alcool benzilic
seminte cereale		alcool etilic
grasimi animale		isopropil
resturi alimentare			Hu
piele		gaze	(MJ/kg)
linoleum		acetilena
carton,  hartie		butan
ceara parafina		monoxid de carbon
anvelope cauciuc		hidrogen
matase		propan
paie cereale		metan
lemn		etanol
lana
materiale plastice	Hu (MJ/kg)	materiale plastice	Hu (MJ/kg)
acril		ureaformaldehida
celuloid		policlorura de vinil
epoxid		poliuretan
rasina melamina		polipropilen
fenolformaldehida		poliester
poliester, fibre		polietilena
polistiren		bitum

La stabilirea acestor valori se ia in considerare si umiditatea materialelor, folosind relatia de mai jos:

H_u = H_uo (1-0,01 u) - 0,025 u (MJ/kg) (2.3)

unde

u - continutul de umiditate in % ;

H_uo - valoarea calorica a materialului uscat;

Densitatea sarcinii de incendiu se defineste prin raportul dintre sarcina termica si suprafata pardoselii compartimentului de incendiu. In unele norme se considera chiar suprafata totala a compartimentului.

EUROCODE defineste densitatea sarcinii de incendiu cu relatia de mai jos:

q_d=_q . _n . q_k (2.4)

unde,

q_k - densitatea sarcinii termice determinata dintr-o clasificare sau special pentru un proiect anume;

_q  - factor de siguranta care depinde de consecintele cedarii structurii si de frecventa aparitiei incendiilor;

_n - factor de diferentiere care ia in considerare masurile de protectie activa (daca nu s-au luat in considerare in scenariul de incendiu);

Densitatea sarcinii de incendiu este exprimata in normele italiene si prin echivalarea sarcinii de incendiu cu un volum de lemn care ar elibera prin ardere o cantitate egala de caldura, folosind formula de mai jos:

(2.5)

4400 reprezinta puterea calorica conventionala a lemnului;

A este aria suprafetei orizontale considerate;

G_i este greutatea diverselor materiale (kg)

H_s sunt puterile calorice in Kcal/kg.

Incarcarea de incendiu care rezulta se va masura in kg lemn/m².

Pentru evaluarea gradului de distrugere pe care-l poate provoca incendiul se defineste notiunea de intensitate a focului (sau puterea focului) ca fiind cantitatea de energie eliberata intr-un incendiu, in unitatea de timp. Se masoara in Kcal/min sau Kcal/ora. Aceasta marime este invers proportionala cu timpul de ardere si direct proportionala cu viteza de ardere. Astfel la o viteza mare de ardere corespunde o putere mare a focului si implicit o incarcare de incendiu mare.

Pentru puterea focului mai sunt determinanti factori ca : marimea suprafetei libere a combustibilului, dimensiunile si forma, pozitia combustibilului in spatiul afectat de incendiu. Spre exemplu un acelasi volum de lemn arde cu viteza mica daca este sub forma unui bloc compact si cu o viteza mult mai mare daca este sub forma unei gramezi de forma neregulata.

Incendiul este un fenomen a carui aparitie si dezvoltare in timp difera foarte mult de la caz la caz, ceea ce duce la ingreunarea obtinerii unei modelari teoretice.

Totusi, pornind de la faptul ca actiunea termica a focului este caracterizata in principal de fluxul total de caldura, in diferite tari s-au adoptat norme care  precizeaza prin curbe temperatura-timp, dezvoltarea unui incendiu.

Fluxul total de caldura, sau fluxul termic total reprezinta energia absorbita de elementele portante si de inchidere, ale structurii, raportata la unitatea de suprafata si unitatea de timp.